专题06（押江苏1-19题）简单机械机械效率

专题06（押江苏119题）简单机械、机械效率在中考物理中，选择题和填空题是考前集训得分最快的题型，本专题以江苏历年中考真题为母题题源，紧握中考高频考点，以江苏各地模拟题为子题题源，知识点覆盖全面，题型紧扣考纲。简单机械、机械效率是近年中考选择题及填空题的高频高点，要求考生在生活实际中运用所学知识解决实际问题，考有所依，学有所用。将素质教育落到实处。此专题考查方式主要是概念性、物理情景分析、理解能力、计算能力。简单机械、机械效率建议在历年真题中把握考点，提高理解能力和计算能力，熟练掌握各个知识点，点线面逐步建立知识网络。1．（2022·江苏常州）为了拔除外来入侵物种“一枝黄花”，农业专家自制轻质拔草器，如图所示，将拔草器左下端的叉子插入植株根部，用手对拔草器施力，可将植株连根拔起。若拔同一植株，手施力最小的是（）A． B．C． D．【答案】C【解析】杠杆平衡条件。根据题意可知阻力大小是不变的，要让动力最小，应该使尽量小，尽量大。根据图示最小，垂直于杠杆，的长度最大的，C符合题意，ABD不符合题意。故选C。2．（2022·江苏扬州）在测量滑轮组机械效率的活动中，装置如图所示，欲使所测机械效率提高，下列措施可行的是（）A．转轴加润滑油 B．增加提升高度 C．增大提升速度 D．减小物体质量【答案】A【解析】A．转轴加润滑油，减小摩擦力，减小额外功，可以提升滑轮组的机械效率，故A符合题意；B．有3段绳子分担动滑轮和物重，故滑轮组的机械效率为与提升高度高度无关，故B不符合题意；C．滑轮组的机械效率与速度无关，故C不符合题意；D．若减小物体的质量，根据可知，滑轮组的机械效率将变小，故D不符合题意。故选A。3．（2022·江苏连云港）下图是生活中几种常见的杠杆，其中属于省力杠杆的是（）A．钓鱼竿 B．道钉撬C．筷子 D．理发剪刀【答案】B【解析】A．钓鱼竿在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故A不符合题意；B．道钉撬在使用过程中，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故B符合题意；C．筷子在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故C不符合题意；D．理发剪刀在使用过程中，动力臂小于阻力臂，属于费力杠杆，故D不符合题意。故选B。4．（2022·江苏南通）如图所示，轻质杠杆AB绕O点转动，某同学在杠杆的左端挂一重为G的物块，在A端施加一个始终竖直向下的力F，将重物慢慢提升到一定高度，使杠杆处于图示的位置静止。下列说法错误的是（）A．此时杠杆是平衡的B．此时该杠杆是省力杠杆C．此时G×OB≠F×OAD．要使A端的力最小，则F的方向应垂直OA向下【答案】C【解析】A．杠杆处于图示的位置静止，此时杠杆是平衡的，故A正确，不符合题意；B．如下图所示，此时该杠杆的动力臂大于阻力臂，故此时是省力杠杆故B正确，不符合题意；C．此时杠杆平衡，由杠杆平衡条件得G×l1=F×l2，由两个直角三角形相似得所以此时G×OB=F×OA故C错误，符合题意；D．要使A端的力最小，需要动力臂最长，即动力臂为OA时，动力最小，则F的方向应垂直OA向下，故D正确，不符合题意。故选C。一、单选题1．（2023·江苏苏州·统考一模）沪苏通长江公铁大桥开创了世界建桥史上公铁两用桥跨度进入千米级的篇章。小明模仿大桥搭建简易模型。如图乙所示，其他因素不变，如果只把拉索与桥塔的固定点上移，则可以（）A．增加动力 B．减小阻力 C．增加动力臂 D．增加阻力臂【答案】C【详解】由题图可知，这是一个杠杆模型，阻力与阻力臂不变，当把拉索和桥塔的固定点上移时，增大了动力臂，根据杠杆平衡条件可知，减小了动力，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。2．（2023秋·江苏南京·九年级统考期末）如图所示，在轻质木板中心O点挖孔，插一金属杆，固定在铁架台上，木板可以围绕O点自由转动（不计摩擦）。每个钩码的质量均相同，A、B、C、D、E、F为挂钩（不计挂钩重），已知AB=BO=OC=CD，ABOCD的连线水平，且与EDF的连线垂直。现在B处挂两个钩码，D处挂一个钩码，木板在水平位置平衡。下列做法仍能使木板在水平位置平衡的是（）A．在B、D两处各加挂一个钩码B．B处钩码不变，把D处钩码挂在F处C．把B处钩码移到A处，把D处钩码挂在C处D．把B处钩码移到A处，把D处钩码移到E处【答案】B【详解】A．设AB=BO=OC=CD=L，每个钩码的重力为G。在B、D两处各加挂一个钩码时，杠杆左侧力与力臂的积为，右侧力与力臂的积为，因所以木板不会平衡，故A不符合题意；B．B处挂两个钩码不变，把D处的一个钩码挂在F处，则杠杆左侧力与力臂的积为，右侧力与力臂的积为，因所以木板会平衡，故B符合题意；C．把B处两个钩码挂在A处，把D处钩码挂在C处，则杠杆左侧力与力臂的积为，右侧力与力臂的积为，因所以木板不会平衡，故C不符合题意；D．把B处两个钩码挂在A处，把D处的一个钩码挂，则杠杆左侧力与力臂的积为，右侧力与力臂的积为，因所以木板不会平衡，故D不符合题意。故选B。3．（2023春·江苏宿迁·九年级校联考阶段练习）如图所示，轻质杠杆OB可绕O点转动，OA＝AB，用细线将重为G的物体悬挂在A点，在B点作用竖直向上的拉力F，则在保持杠杆水平静止的情况下（）A．F＝2G B．F＝GC．F＝G D．F＝G【答案】C【详解】根据题意可知，OA＝AB，则OB＝2OA；杠杆处于平衡状态，由杠杆的平衡条件可知，拉力F的大小为故ABD不符合题意，C符合题意。故选C。4．（2023·江苏扬州·校考一模）如图所示的工具中，正常使用时属于省距离杠杆的是（

）A．瓶盖起子 B．镊子C．钳子 D．核桃夹子【答案】B【详解】A．瓶盖起子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离，故A不符合题意；B．镊子在使用过程中，动力臂小于阻力臂是费力杠杆，省距离，故B符合题意；C．钳子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离，故C不符合题意；D．核桃夹子在使用过程中，动力臂大于阻力臂，是省力杠杆，费距离，故D不符合题意。故选B。5．（2023·江苏常州·校考一模）图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景，吊篮可在电动机的作用下实现升降，其简化结构原理如图乙所示。吊篮的质量为40kg，两名工人及工具的总质量为200kg，某次吊升过程中，吊蓝在30s内匀速上升了6m，不计滑轮重、绳重和摩擦，关于该过程的分析正确的是（）A．电动机对绳子的拉力为800NB．电动机拉动绳子的功率为480WC．克服吊篮做的额外功是240JD．吊篮的机械能守恒【答案】B【详解】A．由图可知，有4段绳子拉着动滑轮，不计滑轮重、绳重和摩擦，电动机对绳子的拉力为故A错误；B．绳子自由端移动的距离为s=4h=4×6m=24m绳子自由端移动的速度为根据P=Fv可知，电动机拉动绳子的功率为P=Fv=600N×0.8m/s=480W故B正确；C．吊篮的重力为G吊篮=m吊篮g=40kg×10N/kg=400N克服吊篮做的额外功为W吊篮=G吊篮h=400N×6m=2400J故C错误；D．吊篮匀速上升，质量不变，速度不变，动能不变；同时高度变大，其重力势能变大；因动能不变，重力势能变大，且机械能为动能与势能的和，所以机械能增大，即机械能不守恒，故D错误。故选B。【点睛】本题考查了动能和机械能的大小变化、功率的计算、速度公式的应用、额外功的计算等，难度不大。6．（2023·江苏苏州·统考一模）小明和爸爸正在科技馆里体验升降座椅，其装置如图所示。首先爸爸对绳子施加拉力F，将坐在升降座椅上的小明匀速拉升一定高度h，用时为t。两人互换位置后，小明也将爸爸匀速拉升相同的高度h。已知爸爸和小明的质量分别为m1和m2，且m1>m2，不计机械间摩擦和绳重，则下列说法正确的是（）A．爸爸对绳子施加拉力的功率为B．动滑轮的重力为3Fm2gC．爸爸拉绳子做的功比小明做的少D．互换位置后，该装置的机械效率不变【答案】C【详解】A．绳子的有效段数为3，绳子自由端通过的距离为s=3h爸爸对绳子施加拉力的功率为故A错误；B．不计机械间摩擦和绳重，爸爸对绳子施加的拉力动滑轮的重力为G动=3Fm2gG座椅故B错误；C．不计机械间摩擦和绳重，克服动滑轮的重力及座椅的重力做的功为额外功，爸爸拉绳子做的功即做的总功W=(m2g+G动+G座椅)h小明拉绳子做的功即做的总功W′=(m1g+G动+G座椅)h因为m1>m2故有W<W′爸爸拉绳子做的功比小明做的小，故C正确；D．滑轮组的机械效率为根据G=mg，爸爸的重力大于小明的重力，而动滑轮的重力和座椅的重力不变，根据上式可知，互换位置后，该装置的机械效率发生了变化，故D错误。故选C。7．（2022秋·江苏无锡·九年级校考阶段练习）某同学旅游时，发现一种利用滚轴和绳子组装的特殊机械。当地人借助这种装置可以将较重的物体很轻便地搬运到二楼上面。他借助该装置提升100牛的重物（不计摩擦和装置的自重）。下列说法正确的是（）A．可以把A、B简化看成动滑轮B．人将绳拉过1米时，物体也上升1米C．物体匀速上升时，人对绳的拉力为20牛D．利用该装置不能省力，但能改变力的方向【答案】C【详解】A．提升物体时，A的轴固定不动，属于定滑轮，B和物体一起移动，属于动滑轮，故A错误；B．由图知，A、B组成滑轮组中动滑轮上绳子股数n=5，则拉力端移动距离s=5h；人将绳拉过1m时，物体上升的高度h=0.2m，故B错误；CD．不计摩擦和装置的自重，人对绳的拉力所以利用该装置能省力，由于拉力向下，物体向上运动，所以能改变力的方向，故C正确，D错误。故选C。8．（2023春·江苏苏州·九年级苏州中学校考开学考试）如图所示，拉力F为10N，物体A以0.2m/s的速度在物体B表面向左做匀速直线运动（B表面足够长）；物体B静止在地面上，受到地面水平向左6N的摩擦力，弹簧测力计示数为20N。下列说法正确的是（）A．物体A受到物体B的摩擦力为20NB．此时拉力F的功率为2WC．此时滑轮组的机械效率为70%D．当拉力F增大到20N时，物体B将向左运动【答案】C【详解】A．对B进行受力分析，B受到A对B水平向左的摩擦力，地面对B向左的摩擦力为6N，弹簧测力计的拉力为20N，这三个力平衡，则B受到A对B的摩擦力为根据力的作用是相互的，则物体A受到物体B的摩擦力也为16N，故A错误；B．由n=2可知，绳子自由端移动的速度此时拉力F的功率为故B错误；C．此时滑轮组的机械效率为故C正确；D．当拉力F增大到20N时，物体A受到B给A的滑动摩擦力不变，所以B受到A对B的摩擦力也不变，依然为14N，B受力平衡，仍保持静止，故D错误。故选C。9．（2022秋·江苏无锡·九年级无锡市江南中学校考期中）如图甲所示的装置是用来探究滑轮组的机械效率η与物重G物的关系，改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物的关系图像，如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则下列说法正确的是（）①此滑轮组动滑轮的重力为3N；②当时，滑轮组机械效率；③当时，弹簧测力计的示数为6N；④此滑轮组机械效率η随G物的增大而增大，最终将达到100%。A．只有①③ B．只有②④ C．只有②③ D．只有①②【答案】A【详解】①不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率为由图像可知当物体的重力为12N时，滑轮组的机械效率80%，即解得动滑轮重力为故①正确；②不计绳重和摩擦，当时，滑轮组的机械效率为故②错误；③由图知，时，弹簧测力计的示数为故③正确；④使用滑轮组时，克服物重做功的同时，不可避免地要克服动滑轮重做额外功，所以总功一定大于有用功，由公式可知滑轮组的机械效率一定小于100%；由图像可知同一滑轮组的机械效率η随G物的增大而增大，但最终不能超过100%，故④错误。综上可知，只有①③符合题意；故A正确，BCD错误。故选A。10．（2023春·江苏苏州·九年级昆山市第二中学校考开学考试）某同学探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，他做了如图所示的实验，并测算了各次实验的机械效率，关于他的实验过程，下列说法中不正确的是（）A．实验时弹簧测力计应在静止时读数B．根据①、②两次实验可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关C．根据②、③两次实验可知：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越高D．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律【答案】A【详解】A．实验时应匀速竖直向上拉动弹簧测力计，匀速拉动时，滑轮受到的是动摩擦力，故A错误，符合题意；B．①、②两次实验，同一滑轮组，绳子绕法不同，提升物重相同时，机械效率都是70%，可以说明同一滑轮组，提升相同的重物时，其机械效率与绳子的绕法无关，故B正确，不符合题意；C．②、③两次实验滑轮组相同，提升的物重越重时效率越高，即③的机械效率大于②，说明同一滑轮组提起物重越大，机械效率越高，故C正确，不符合题意；D．为避免实验的偶然性，使实验的结论更具可靠性、普遍性，应换用不同的装置进行多次实验得出结论，故D正确，不符合题意。故选A。二、填空题11．（2023·江苏淮安·统考一模）如图轻质杠杆，小明在B位置挂上3个钩码，为使杠杆平衡，则在A位置上应挂______个同样的钩码。【答案】2【详解】设杠杆每个格的长度为，每个钩码的重力为，根据杠杆的平衡条件可知解得n=2，则在A位置上应挂2个钩码，使杠杆在水平位置平衡。12．（2023·江苏无锡·统考一模）小明利用浮力和杠杆知识，设计了测量液体密度的装置。如图所示，轻质杠杆AB可绕O点转动，在A、B两端分别挂有两个完全相同的正方体C、D，它们的边长为10cm，重力为30N，OA=30cm，OB=24cm。小明向容器中倒入不同密度的液体，每次都将C浸没于液体中，移动物体D，使杠杆在水平位置平衡，OB上可以标出不同液体的密度值（ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）物体C的质量为_______kg；（2）当物体C浸没在水中时，物体D移动到E点时杠杆恰好水平静止，此时，A点所受拉力为_______N，OE的长度为_______cm；（3）这个密度秤能够测量的最小液体密度为_______kg/m3。【答案】320200.6×103【详解】（1）[1]由题可知，物体C的重为30N，根据G=mg可知，物体C的质量（2）[2]对物体C进行受力分析，此时受到向下的重力，向上的浮力和向上的拉力，根据阿基米德原理，受到的浮力为F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×(10)3×106m3×10N/kg=10N因此受到的拉力为F拉=GF浮=30N10N=20N[3]根据杠杆平衡条件可得F拉×OA=G×OE代入数据（3）[4]由图可知，当物体D在B端时，物体C受到的拉力最大，即受到的浮力最小，此时液体密度最小。根据杠杆平衡条件可得F拉1×OA=G×OB代入数据此时物体C受到的浮力为F浮1=GF拉1=30N24N=6N根据阿基米德原理13．（2022秋·江苏盐城·九年级校考期中）独轮车是生活中搬运泥土的轻便工具。如图所示，独轮车可看作是一个_________（省力/费力）杠杆；在图乙所示位置时，作用在A点的力沿_________（竖直向上/垂直OA向上）方向最小，为了更轻便，可以把车厢内泥土适当向_________（左/右）移动。【答案】省力垂直于OA向上左【详解】[1]因为独轮车在使用过程中，动力臂大于阻力臂，所以是省力杠杆。[2]根据杠杆的平衡条件，在阻力和阻力臂不变的情况下，当动力臂最长时，最省力，故当在A点垂直于OA的方向上用力，此时动力臂最长，最省力。[3]为了更轻便，可以把车厢内泥土适当向左移动，减小了阻力臂，动力也会减小，能达到省力的目的。14．（2023·江苏南京·模拟预测）杠杆、滑轮作为生活的工具，让困难的事情简单化。（1）为了探究轻质杠杆的动力大小与动力臂的关系，小明设计了如图所示的装置。测量时，总保持杠杆在水平位置平衡，目的是___________；（2）改变动力臂，多次测量，根据记录的数据画出如图丙所示的动力随动力臂变化的图像。则杠杆左端所挂重物的重力大小是___________N（杠杆上每一小格长度为1cm），小明发现图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积（如图中阴影部分）总相等，原因是___________；（3）用如图所示的滑轮组将重为150N的物体匀速提升了2m，机械效率为75%，动滑轮重20N。则此过程中有用功为___________J，额外功为___________J，拉力为___________N。【答案】便于测量力臂1.5阻力和阻力臂不变（动力和动力臂的乘积为定值或阻力和阻力臂乘积一定）300100100【详解】（1）[1]在探究轻质杠杆的动力大小与动力臂的关系时，总是保持杠杆在水平位置平衡，主要目的是便于测量力臂。（2）[2]由题意可知，只改变动力臂，多次测量，则阻力与阻力臂的乘积保持不变，根据杠杆平衡条件可知，利用图象中任意一组数据都能得出由图乙可知，阻力臂是则杠杆左端所挂重物的重力是[3]图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积是动力与动力臂的乘积，根据杠杆平衡条件可知，而阻力与阻力臂的乘积保持不变，所以，图像中每次描出的点与两坐标轴围成的方形面积总相等。（3）[4][5][6]做的有用功为克服物体的重力所做的功，所以，有用功为由效率公式变形可得，总功为所以，额外功为因为与动滑轮连接的绳子股数为2，所以，绳子自由端移动的距离为重物上升高度的2倍，即绳子自由端移动的距离为4m，而拉力做总功，所以，拉力为15．（2023·江苏扬州·校联考一模）如图是汽车油量表的工作原理图，其中的油量表是用___________表改装的，当油箱中的油面下降时，油量表的示数___________（选填“变大”、“变小”或“不变”），定值电阻R0在电路中的作用是___________。【答案】电流变小保护电路【详解】（1）[1]图中油量表串联在电路中，根据电表的连接方式知，是由电流表改装而成的。（2）[2]由电路图可知，R0与R1串联，电流表测电路中的电流，当油箱中的油面下降时，浮标下移，在杠杆的作用下滑片上移，R1接入电路中电阻丝的长度变长，其阻值变大，电路的总电阻变大，由可知，电路中的电流变小，即油量表的示数变小。（3）[3]由电路图可知，电路中如果没有定值电阻R0，则当滑动变阻器滑片P滑到下端时，电路会短路，会损坏油量表与电源，由此可见，定值电阻R0的作用是：保护电路，避免短路。16．（2023·江苏徐州·统考一模）如图，塔式起重机上的滑轮组将重为1.2×104N的重物匀速吊起2m时，滑轮组的机械效率为80%，提升重物做的有用功为_________J，绳端的拉力为_________N，若动滑轮的质量为40kg，则克服摩擦和钢丝绳重所做的功为_________J（g取10N/kg）【答案】2.4×1045×1035.2×103【详解】[1]提升重物做的有用功为[2]如图所示，提升动滑轮绳子段数为3段，滑轮组的机械效率为80%，根据则绳端的拉力为[3]额外功为动滑轮的质量为40kg，克服动滑轮重力做的额外功为则克服摩擦和钢丝绳重所做的额外功为17．（2022秋·江苏南京·九年级统考期末）建筑工地的工人用如图所示的滑轮组来提升重物，已知重物G=900N，不计绳重和摩擦，当绳子自由端的拉力F=400N时，可将重物匀速提升3m，在此过程中，拉力F做功_______J，滑轮组的机械效率为_______%；若将该滑轮组的机械效率提高为90%，需要用此滑轮组提升_______N的重物。【答案】3600752700【详解】[1]由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=3，绳子自由端移动的距离s=nh=3×3m=9m拉力做的总功W总=Fs=400N×9m=3600J[2]滑轮组的机械效率[3]因为不计绳重和摩擦时，所以动滑轮的重力G动=nF﹣G=3×400N﹣900N=300N不计绳重和摩擦，滑轮组的机械效率所以滑轮组的机械效率为90%时物体的重力18．（2023·江苏扬州·统考一模）工人用大小为300N的拉力F提升重为500N的物体，如图所示，在12s内绳子自由端被匀速直线拉下6m。此过程中，工人做的有用功是__________J，拉力的功率是__________W，滑轮组的机械效率是__________，若提升物体的重力变大，滑轮组的机械效率__________。【答案】150015083.3%变大【详解】[1]由图知道，该滑轮组有效线段n=2，绳子自由端移动的距离s=nh，物体提升的高度为拉力做的有用功为W有=Gh=500N×3m=1500J[2]拉力做的总功W总=Fs=300N×6m=1800J在12s内拉力做功